[实用新型]基于压电主动传感的螺栓群松动定位监测系统

说明书

本实用新型提出了基于压电主动传感的螺栓群松动定位监测系统，通过在上钢板或下钢板上N×M线性螺栓孔阵列的每一行首端或末端均设置有一个压电传感器，上钢板或下钢板上N×M线性螺栓孔阵列的每一列首端或末端均设置有一个压电传感器，每一行或每一列螺栓孔对应的压电传感器检测的应力波信号对应该行或该列螺栓的松紧情况，当某行某列的螺栓发生松动时，该行该列对应的压电传感器检测到的压电信号就会发生变化，确定压电信号变化的行数和列数即可确定松动螺栓的位置，解决现有技术中无法实现钢结构螺栓群松动定位的技术问题，一旦螺栓群中某个或多个螺栓发生松动时，可以立即定位松动螺栓位置。

技术领域

本实用新型涉及钢结构健康监测领域领域，尤其涉及基于压电主动传感的螺栓群松动定位监测系统。

背景技术

螺栓连接因其施工简单、受力合理、方便拆换、耐疲劳、安全可靠等优点，目前已经成为大小型钢结构施工安装主要的一种连接形式。螺栓连接节点是否安全可靠关系到整个钢结构的安全，然而结构在循环荷载、振动荷载等不利因素作用下，螺栓连接非常容易发生松动，这不仅在一定程度上影响整个结构的正常服役，甚至引发结构破坏等灾难性事故，造成重大的经济损失和人员伤亡，因此对螺栓连接状态进行实时定量监测具有重要的工程意义。

传统的压电主动传感无法实现钢结构螺栓群松动定位，因此，为解决上述问题，本实施例提供基于压电主动传感的螺栓群松动定位监测系统，可以实时监测螺栓群的松动情况，一旦螺栓群中某个或多个螺栓发生松动时，可以立即定位松动的螺栓。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了基于压电主动传感的螺栓群松动定位监测系统，可以实时监测螺栓群的松动情况，一旦螺栓群中某个或多个螺栓发生松动时，可以立即定位松动的螺栓。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了基于压电主动传感的螺栓群松动定位监测系统，其包括上钢板、下钢板、螺栓群、信号采集卡和PC机，螺栓群呈N×M线性阵列分布；还包括压电驱动器、信号发生器以及至少Q个压电传感器；其中，Q＝N+M，N为正整数，M为正整数；

上钢板和下钢板上均设置有N×M线性螺栓孔阵列，上钢板的螺栓孔通过螺栓群与下钢板的螺栓孔一一对应螺纹连接，压电驱动器设置在上钢板或下钢板上，上钢板或下钢板上N×M线性螺栓孔阵列的每一行首端或末端均设置有一个压电传感器，上钢板或下钢板上N×M线性螺栓孔阵列的每一列首端或末端均设置有一个压电传感器；

PC机产生的控制信号通过信号采集卡传递给信号发生器，信号发生器在控制信号的控制下产生扫频信号，并将扫频信号输出至压电驱动器，压电驱动器在扫频信号的激励下产生位移以及向下的力，所述扫频信号通过压电驱动器、上钢板传输到压电传感器，压电传感器接收扫频信号相对应的应力波信号，并将应力波信号转换为电信号，信号采集卡的若干个采集通道分别采集若干个压电传感器输出的电信号，将电信号转换为数字信号，并将数字信号传输至PC机。

在以上技术方案的基础上，优选的，信号发生器包括功率放大器和激励源；

激励源接收信号采集卡传递的控制信号并产生正弦扫频激励电信号，并将该正弦扫频激励电信号输出至功率放大器的输入端，功率放大器对该正弦扫频激励电信号放大，功率放大器的输出端与压电驱动器电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，压电驱动器和压电传感器所采用压电陶瓷均为压缩型压电陶瓷片。

在以上技术方案的基础上，优选的，下钢板安装压电传感器的部位以及上钢板安装压电驱动器的部位均设置有环氧树脂。

在以上技术方案的基础上，优选的，压电传感器通过BNC电缆与信号采集卡电性连接，信号采集卡通过USB线缆与PC机电性连接。

在以上技术方案的基础上，优选的，压电驱动器通过BNC电缆与功率放大器电性连接，功率放大器通过BNC线缆与激励源电性连接。